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LED-Beleuchtung ist mittlerweile die beliebteste Beleuchtungstechnologie. Fast jeder kennt die zahlreichen Vorteile, die LED-Leuchten bieten, insbesondere die Tatsache, dass sie energieeffizienter und langlebiger sind als herkömmliche Leuchten. Die meisten Menschen wissen jedoch nicht viel über die zugrunde liegende Technologie der LED-Beleuchtung. In diesem Beitrag werfen wir einen Blick auf die Funktionsweise der LED-Beleuchtungstechnologie, um zu verstehen, wie LED-Leuchten funktionieren und welche Vorteile sie mit sich bringt.

Kapitel 1: Was sind LEDs und wie funktionieren sie?

Der erste Schritt zum Verständnis der LED-Beleuchtungstechnologie besteht darin, zu verstehen, was LEDs sind. LED steht für lichtemittierende Dioden. Diese Dioden sind Halbleiterdioden, was bedeutet, dass sie elektrischen Strom leiten können. Wenn elektrischer Strom an eine Leuchtdiode angelegt wird, wird Energie in Form von Photonen (Lichtenergie) freigesetzt.

Da LED-Leuchten eine Halbleiterdiode zur Lichterzeugung verwenden, werden sie als Festkörperlichtgeräte bezeichnet. Andere Festkörperleuchten umfassen organische Leuchtdioden und Polymer-Leuchtdioden, die ebenfalls eine Halbleiterdiode verwenden.

Kapitel 2: LED-Lichtfarbe und Farbtemperatur

Die meisten LED-Leuchten erzeugen weißes Licht. Das weiße Licht wird je nach der Wärme oder Kühle der einzelnen Leuchten (daher der Farbtemperatur) in verschiedene Kategorien eingeteilt. Zu diesen Farbtemperaturklassifizierungen gehören:

Warmweiß – 2.700 bis 3.000 Kelvin
Neutralweiß – 3.000 bis 4.000 Kelvin
Reinweiß – 4.000 bis 5.000 Kelvin
Tagesweiß – 5.000 bis 6.000 Kelvin
Kaltweiß – 7.000 bis 7.500 Kelvin
Bei Warmweiß hat die von LEDs erzeugte Farbe einen gelben Farbton, ähnlich dem von Glühlampen. Mit steigender Farbtemperatur wird das Licht weißer, bis es eine tagweiße Farbe erreicht, die dem natürlichen Licht (Tageslicht der Sonne) ähnelt. Mit zunehmender Farbtemperatur beginnt der Lichtstrahl einen bläulichen Farbton anzunehmen.

Bei Leuchtdioden ist jedoch zu beachten, dass sie kein weißes Licht erzeugen. Die Dioden sind in den drei Grundfarben Rot, Grün und Blau erhältlich. Die weiße Farbe, die in den meisten LED-Leuchten zu finden ist, entsteht durch die Mischung dieser drei Grundfarben. Grundsätzlich geht es bei der Farbmischung bei LEDs um die Kombination der unterschiedlichen Lichtwellenlängen zweier oder mehrerer Dioden. Daher ist es durch Farbmischung möglich, jede der sieben Farben des sichtbaren Lichtspektrums (die Regenbogenfarben) zu erzielen, die zusammen eine weiße Farbe ergeben.

Kapitel 3: LED und Energieeffizienz

Ein wichtiger Aspekt der LED-Lichttechnik ist ihre Energieeffizienz. Wie bereits erwähnt, weiß fast jeder, dass LEDs energieeffizient sind. Allerdings ist vielen Menschen nicht bewusst, wie die Energieeffizienz zustande kommt.

Was LED energieeffizienter als andere Beleuchtungstechnologien macht, ist die Tatsache, dass LEDs nahezu die gesamte zugeführte Leistung (95 %) in Lichtenergie umwandeln. Darüber hinaus emittieren LEDs keine Infrarotstrahlung (unsichtbares Licht), was durch Mischen der Farbwellenlängen der Dioden in jeder Leuchte erreicht wird, um nur die weiße Farbwellenlänge zu erreichen.

Andererseits wandelt eine typische Glühlampe nur einen kleinen Teil (ca. 5 %) der verbrauchten Energie in Licht um, während der Rest durch Wärme (ca. 14 %) und Infrarotstrahlung (ca. 85 %) verschwendet wird. Daher wird bei herkömmlichen Beleuchtungstechnologien viel Strom benötigt, um ausreichend Helligkeit zu erzeugen, während LEDs deutlich weniger Energie benötigen, um eine ähnliche oder mehr Helligkeit zu erzeugen.

Kapitel 4: Lichtstrom von LED-Leuchten

Wenn Sie in der Vergangenheit Glüh- oder Leuchtstofflampen gekauft haben, sind Sie mit der Wattzahl vertraut. Lange Zeit war die Wattzahl die akzeptierte Methode zur Messung des von einer Leuchte erzeugten Lichts. Seit der Einführung von LED-Leuchten hat sich dies jedoch geändert. Das von LEDs erzeugte Licht wird im Lichtstrom gemessen, der als die Energiemenge definiert ist, die eine Lichtquelle in alle Richtungen abgibt. Die Maßeinheit des Lichtstroms ist Lumen.

Der Grund für die Änderung des Helligkeitsmaßes von Wattzahl zu Helligkeit liegt darin, dass es sich bei LEDs um Geräte mit geringem Stromverbrauch handelt. Daher ist es sinnvoller, die Helligkeit über die Lichtleistung statt über die Leistungsabgabe zu bestimmen. Darüber hinaus haben verschiedene LED-Leuchten eine unterschiedliche Lichtausbeute (die Fähigkeit, elektrischen Strom in Lichtleistung umzuwandeln). Daher können Leuchten, die die gleiche Menge an Strom verbrauchen, eine sehr unterschiedliche Lichtausbeute haben.

Kapitel 5: LEDs und Wärme

Ein weit verbreitetes Missverständnis über LED-Leuchten ist, dass sie keine Wärme erzeugen, weil sie sich kühl anfühlen. Dies ist jedoch nicht wahr. Wie bereits oben erwähnt, wird ein kleiner Teil der in Leuchtdioden eingespeisten Energie in Wärmeenergie umgewandelt.

Der Grund dafür, dass sich LED-Leuchten kühl anfühlen, liegt darin, dass der kleine Teil der Energie, der in Wärmeenergie umgewandelt wird, nicht zu groß ist. Darüber hinaus sind LED-Leuchten mit Kühlkörpern ausgestattet, die diese Wärme ableiten und so eine Überhitzung der Leuchtdioden und der Stromkreise der LED-Leuchten verhindern.

Kapitel 6: Die Lebensdauer von LED-Leuchten

LED-Leuchten sind nicht nur energieeffizient, sondern auch für ihre Energieeffizienz bekannt. Einige LED-Leuchten können zwischen 50.000 und 70.000 Stunden halten, was im Vergleich zu einigen Glüh- und Leuchtstofflampen etwa fünfmal (oder sogar mehr) länger ist. Was sorgt also dafür, dass LED-Leuchten länger halten als andere Lichtarten?

Nun, einer der Gründe liegt in der Tatsache, dass es sich bei LEDs um Festkörperlampen handelt, während Glüh- und Leuchtstofflampen elektrische Glühfäden, Plasma oder Gas zur Lichtemission verwenden. Die elektrischen Glühfäden brennen aufgrund von Hitzezerfall nach kurzer Zeit leicht durch, während die Glasgehäuse, in denen sich das Plasma oder Gas befindet, sehr anfällig für Schäden durch Stöße, Vibrationen oder Stürze sind. Diese Leuchten sind daher nicht langlebig und selbst wenn sie lange genug überleben, ist ihre Lebensdauer im Vergleich zu LEDs deutlich kürzer.

Bei LEDs und ihrer Lebensdauer ist zu beachten, dass sie im Gegensatz zu Leuchtstoff- oder Glühlampen nicht durchbrennen (es sei denn, die Dioden überhitzen). Stattdessen nimmt der Lichtstrom einer LED-Leuchte mit der Zeit allmählich ab, bis er 70 % der ursprünglichen Lichtleistung erreicht.

An diesem Punkt (der als L70 bezeichnet wird) macht sich die Lichtverschlechterung für das menschliche Auge bemerkbar und die Verschlechterungsrate nimmt zu, was die weitere Verwendung der LED-Leuchten unpraktisch macht. Somit wird davon ausgegangen, dass die Leuchten zu diesem Zeitpunkt das Ende ihrer Lebensdauer erreicht haben.